lib/ProfileData/CoverageMappingReader.cpp

   1 //=-- CoverageMappingReader.cpp - Code coverage mapping reader ----*- C++ -*-=//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains support for reading coverage mapping data for
  11 // instrumentation based coverage.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/ProfileData/CoverageMappingReader.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  17 #include "llvm/Object/ObjectFile.h"
  18 #include "llvm/Support/LEB128.h"
  19
  20 using namespace llvm;
  21 using namespace coverage;
  22 using namespace object;
  23
  24 void CoverageMappingIterator::increment() {
  25   // Check if all the records were read or if an error occurred while reading
  26   // the next record.
  27   if (Reader->readNextRecord(Record))
  28     *this = CoverageMappingIterator();
  29 }
  30
  31 std::error_code RawCoverageReader::readULEB128(uint64_t &Result) {
  32   if (Data.size() < 1)
  33     return error(instrprof_error::truncated);
  34   unsigned N = 0;
  35   Result = decodeULEB128(reinterpret_cast<const uint8_t *>(Data.data()), &N);
  36   if (N > Data.size())
  37     return error(instrprof_error::malformed);
  38   Data = Data.substr(N);
  39   return success();
  40 }
  41
  42 std::error_code RawCoverageReader::readIntMax(uint64_t &Result,
  43                                               uint64_t MaxPlus1) {
  44   if (auto Err = readULEB128(Result))
  45     return Err;
  46   if (Result >= MaxPlus1)
  47     return error(instrprof_error::malformed);
  48   return success();
  49 }
  50
  51 std::error_code RawCoverageReader::readSize(uint64_t &Result) {
  52   if (auto Err = readULEB128(Result))
  53     return Err;
  54   // Sanity check the number.
  55   if (Result > Data.size())
  56     return error(instrprof_error::malformed);
  57   return success();
  58 }
  59
  60 std::error_code RawCoverageReader::readString(StringRef &Result) {
  61   uint64_t Length;
  62   if (auto Err = readSize(Length))
  63     return Err;
  64   Result = Data.substr(0, Length);
  65   Data = Data.substr(Length);
  66   return success();
  67 }
  68
  69 std::error_code RawCoverageFilenamesReader::read() {
  70   uint64_t NumFilenames;
  71   if (auto Err = readSize(NumFilenames))
  72     return Err;
  73   for (size_t I = 0; I < NumFilenames; ++I) {
  74     StringRef Filename;
  75     if (auto Err = readString(Filename))
  76       return Err;
  77     Filenames.push_back(Filename);
  78   }
  79   return success();
  80 }
  81
  82 std::error_code RawCoverageMappingReader::decodeCounter(unsigned Value,
  83                                                         Counter &C) {
  84   auto Tag = Value & Counter::EncodingTagMask;
  85   switch (Tag) {
  86   case Counter::Zero:
  87     C = Counter::getZero();
  88     return success();
  89   case Counter::CounterValueReference:
  90     C = Counter::getCounter(Value >> Counter::EncodingTagBits);
  91     return success();
  92   default:
  93     break;
  94   }
  95   Tag -= Counter::Expression;
  96   switch (Tag) {
  97   case CounterExpression::Subtract:
  98   case CounterExpression::Add: {
  99     auto ID = Value >> Counter::EncodingTagBits;
 100     if (ID >= Expressions.size())
 101       return error(instrprof_error::malformed);
 102     Expressions[ID].Kind = CounterExpression::ExprKind(Tag);
 103     C = Counter::getExpression(ID);
 104     break;
 105   }
 106   default:
 107     return error(instrprof_error::malformed);
 108   }
 109   return success();
 110 }
 111
 112 std::error_code RawCoverageMappingReader::readCounter(Counter &C) {
 113   uint64_t EncodedCounter;
 114   if (auto Err =
 115           readIntMax(EncodedCounter, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 116     return Err;
 117   if (auto Err = decodeCounter(EncodedCounter, C))
 118     return Err;
 119   return success();
 120 }
 121
 122 static const unsigned EncodingExpansionRegionBit = 1
 123                                                    << Counter::EncodingTagBits;
 124
 125 /// \brief Read the sub-array of regions for the given inferred file id.
 126 /// \param NumFileIDs the number of file ids that are defined for this
 127 /// function.
 128 std::error_code RawCoverageMappingReader::readMappingRegionsSubArray(
 129     std::vector<CounterMappingRegion> &MappingRegions, unsigned InferredFileID,
 130     size_t NumFileIDs) {
 131   uint64_t NumRegions;
 132   if (auto Err = readSize(NumRegions))
 133     return Err;
 134   unsigned LineStart = 0;
 135   for (size_t I = 0; I < NumRegions; ++I) {
 136     Counter C;
 137     CounterMappingRegion::RegionKind Kind = CounterMappingRegion::CodeRegion;
 138
 139     // Read the combined counter + region kind.
 140     uint64_t EncodedCounterAndRegion;
 141     if (auto Err = readIntMax(EncodedCounterAndRegion,
 142                               std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 143       return Err;
 144     unsigned Tag = EncodedCounterAndRegion & Counter::EncodingTagMask;
 145     uint64_t ExpandedFileID = 0;
 146     if (Tag != Counter::Zero) {
 147       if (auto Err = decodeCounter(EncodedCounterAndRegion, C))
 148         return Err;
 149     } else {
 150       // Is it an expansion region?
 151       if (EncodedCounterAndRegion & EncodingExpansionRegionBit) {
 152         Kind = CounterMappingRegion::ExpansionRegion;
 153         ExpandedFileID = EncodedCounterAndRegion >>
 154                          Counter::EncodingCounterTagAndExpansionRegionTagBits;
 155         if (ExpandedFileID >= NumFileIDs)
 156           return error(instrprof_error::malformed);
 157       } else {
 158         switch (EncodedCounterAndRegion >>
 159                 Counter::EncodingCounterTagAndExpansionRegionTagBits) {
 160         case CounterMappingRegion::CodeRegion:
 161           // Don't do anything when we have a code region with a zero counter.
 162           break;
 163         case CounterMappingRegion::SkippedRegion:
 164           Kind = CounterMappingRegion::SkippedRegion;
 165           break;
 166         default:
 167           return error(instrprof_error::malformed);
 168         }
 169       }
 170     }
 171
 172     // Read the source range.
 173     uint64_t LineStartDelta, ColumnStart, NumLines, ColumnEnd;
 174     if (auto Err =
 175             readIntMax(LineStartDelta, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 176       return Err;
 177     if (auto Err =
 178             readIntMax(ColumnStart, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 179       return Err;
 180     if (auto Err = readIntMax(NumLines, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 181       return Err;
 182     if (auto Err = readIntMax(ColumnEnd, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 183       return Err;
 184     LineStart += LineStartDelta;
 185     // Adjust the column locations for the empty regions that are supposed to
 186     // cover whole lines. Those regions should be encoded with the
 187     // column range (1 -> std::numeric_limits<unsigned>::max()), but because
 188     // the encoded std::numeric_limits<unsigned>::max() is several bytes long,
 189     // we set the column range to (0 -> 0) to ensure that the column start and
 190     // column end take up one byte each.
 191     // The std::numeric_limits<unsigned>::max() is used to represent a column
 192     // position at the end of the line without knowing the length of that line.
 193     if (ColumnStart == 0 && ColumnEnd == 0) {
 194       ColumnStart = 1;
 195       ColumnEnd = std::numeric_limits<unsigned>::max();
 196     }
 197     MappingRegions.push_back(
 198         CounterMappingRegion(C, InferredFileID, LineStart, ColumnStart,
 199                              LineStart + NumLines, ColumnEnd, Kind));
 200     MappingRegions.back().ExpandedFileID = ExpandedFileID;
 201   }
 202   return success();
 203 }
 204
 205 std::error_code RawCoverageMappingReader::read(CoverageMappingRecord &Record) {
 206
 207   // Read the virtual file mapping.
 208   llvm::SmallVector<unsigned, 8> VirtualFileMapping;
 209   uint64_t NumFileMappings;
 210   if (auto Err = readSize(NumFileMappings))
 211     return Err;
 212   for (size_t I = 0; I < NumFileMappings; ++I) {
 213     uint64_t FilenameIndex;
 214     if (auto Err = readIntMax(FilenameIndex, TranslationUnitFilenames.size()))
 215       return Err;
 216     VirtualFileMapping.push_back(FilenameIndex);
 217   }
 218
 219   // Construct the files using unique filenames and virtual file mapping.
 220   for (auto I : VirtualFileMapping) {
 221     Filenames.push_back(TranslationUnitFilenames[I]);
 222   }
 223
 224   // Read the expressions.
 225   uint64_t NumExpressions;
 226   if (auto Err = readSize(NumExpressions))
 227     return Err;
 228   // Create an array of dummy expressions that get the proper counters
 229   // when the expressions are read, and the proper kinds when the counters
 230   // are decoded.
 231   Expressions.resize(
 232       NumExpressions,
 233       CounterExpression(CounterExpression::Subtract, Counter(), Counter()));
 234   for (size_t I = 0; I < NumExpressions; ++I) {
 235     if (auto Err = readCounter(Expressions[I].LHS))
 236       return Err;
 237     if (auto Err = readCounter(Expressions[I].RHS))
 238       return Err;
 239   }
 240
 241   // Read the mapping regions sub-arrays.
 242   for (unsigned InferredFileID = 0, S = VirtualFileMapping.size();
 243        InferredFileID < S; ++InferredFileID) {
 244     if (auto Err = readMappingRegionsSubArray(MappingRegions, InferredFileID,
 245                                               VirtualFileMapping.size()))
 246       return Err;
 247   }
 248
 249   // Set the counters for the expansion regions.
 250   // i.e. Counter of expansion region = counter of the first region
 251   // from the expanded file.
 252   // Perform multiple passes to correctly propagate the counters through
 253   // all the nested expansion regions.
 254   SmallVector<CounterMappingRegion *, 8> FileIDExpansionRegionMapping;
 255   FileIDExpansionRegionMapping.resize(VirtualFileMapping.size(), nullptr);
 256   for (unsigned Pass = 1, S = VirtualFileMapping.size(); Pass < S; ++Pass) {
 257     for (auto &R : MappingRegions) {
 258       if (R.Kind != CounterMappingRegion::ExpansionRegion)
 259         continue;
 260       assert(!FileIDExpansionRegionMapping[R.ExpandedFileID]);
 261       FileIDExpansionRegionMapping[R.ExpandedFileID] = &R;
 262     }
 263     for (auto &R : MappingRegions) {
 264       if (FileIDExpansionRegionMapping[R.FileID]) {
 265         FileIDExpansionRegionMapping[R.FileID]->Count = R.Count;
 266         FileIDExpansionRegionMapping[R.FileID] = nullptr;
 267       }
 268     }
 269   }
 270
 271   Record.FunctionName = FunctionName;
 272   Record.Filenames = Filenames;
 273   Record.Expressions = Expressions;
 274   Record.MappingRegions = MappingRegions;
 275   return success();
 276 }
 277
 278 ObjectFileCoverageMappingReader::ObjectFileCoverageMappingReader(
 279     StringRef FileName)
 280     : CurrentRecord(0) {
 281   auto File = llvm::object::ObjectFile::createObjectFile(FileName);
 282   if (!File)
 283     error(File.getError());
 284   else
 285     Object.reset(File.get());
 286 }
 287
 288 ObjectFileCoverageMappingReader::ObjectFileCoverageMappingReader(
 289     std::unique_ptr<MemoryBuffer> &ObjectBuffer, sys::fs::file_magic Type)
 290     : CurrentRecord(0) {
 291   auto File = llvm::object::ObjectFile::createObjectFile(ObjectBuffer, Type);
 292   if (!File)
 293     error(File.getError());
 294   else
 295     Object.reset(File.get());
 296 }
 297
 298 namespace {
 299 /// \brief The coverage mapping data for a single function.
 300 /// It points to the function's name.
 301 template <typename IntPtrT> struct CoverageMappingFunctionRecord {
 302   IntPtrT FunctionNamePtr;
 303   uint32_t FunctionNameSize;
 304   uint32_t CoverageMappingSize;
 305 };
 306
 307 /// \brief The coverage mapping data for a single translation unit.
 308 /// It points to the array of function coverage mapping records and the encoded
 309 /// filenames array.
 310 template <typename IntPtrT> struct CoverageMappingTURecord {
 311   uint32_t FunctionRecordsSize;
 312   uint32_t FilenamesSize;
 313   uint32_t CoverageMappingsSize;
 314   uint32_t Version;
 315 };
 316
 317 /// \brief A helper structure to access the data from a section
 318 /// in an object file.
 319 struct SectionData {
 320   StringRef Data;
 321   uint64_t Address;
 322
 323   std::error_code load(SectionRef &Section) {
 324     if (auto Err = Section.getContents(Data))
 325       return Err;
 326     return Section.getAddress(Address);
 327   }
 328
 329   std::error_code get(uint64_t Pointer, size_t Size, StringRef &Result) {
 330     if (Pointer < Address)
 331       return instrprof_error::malformed;
 332     auto Offset = Pointer - Address;
 333     if (Offset + Size > Data.size())
 334       return instrprof_error::malformed;
 335     Result = Data.substr(Pointer - Address, Size);
 336     return instrprof_error::success;
 337   }
 338 };
 339 }
 340
 341 template <typename T>
 342 std::error_code readCoverageMappingData(
 343     SectionRef &ProfileNames, SectionRef &CoverageMapping,
 344     std::vector<ObjectFileCoverageMappingReader::ProfileMappingRecord> &Records,
 345     std::vector<StringRef> &Filenames) {
 346   llvm::DenseSet<T> UniqueFunctionMappingData;
 347
 348   // Get the contents of the given sections.
 349   StringRef Data;
 350   if (auto Err = CoverageMapping.getContents(Data))
 351     return Err;
 352   SectionData ProfileNamesData;
 353   if (auto Err = ProfileNamesData.load(ProfileNames))
 354     return Err;
 355
 356   // Read the records in the coverage data section.
 357   while (!Data.empty()) {
 358     if (Data.size() < sizeof(CoverageMappingTURecord<T>))
 359       return instrprof_error::malformed;
 360     auto TU = reinterpret_cast<const CoverageMappingTURecord<T> *>(Data.data());
 361     Data = Data.substr(sizeof(CoverageMappingTURecord<T>));
 362     switch (TU->Version) {
 363     case CoverageMappingVersion1:
 364       break;
 365     default:
 366       return instrprof_error::unsupported_version;
 367     }
 368     auto Version = CoverageMappingVersion(TU->Version);
 369
 370     // Get the function records.
 371     auto FunctionRecords =
 372         reinterpret_cast<const CoverageMappingFunctionRecord<T> *>(Data.data());
 373     if (Data.size() <
 374         sizeof(CoverageMappingFunctionRecord<T>) * TU->FunctionRecordsSize)
 375       return instrprof_error::malformed;
 376     Data = Data.substr(sizeof(CoverageMappingFunctionRecord<T>) *
 377                        TU->FunctionRecordsSize);
 378
 379     // Get the filenames.
 380     if (Data.size() < TU->FilenamesSize)
 381       return instrprof_error::malformed;
 382     auto RawFilenames = Data.substr(0, TU->FilenamesSize);
 383     Data = Data.substr(TU->FilenamesSize);
 384     size_t FilenamesBegin = Filenames.size();
 385     RawCoverageFilenamesReader Reader(RawFilenames, Filenames);
 386     if (auto Err = Reader.read())
 387       return Err;
 388
 389     // Get the coverage mappings.
 390     if (Data.size() < TU->CoverageMappingsSize)
 391       return instrprof_error::malformed;
 392     auto CoverageMappings = Data.substr(0, TU->CoverageMappingsSize);
 393     Data = Data.substr(TU->CoverageMappingsSize);
 394
 395     for (unsigned I = 0; I < TU->FunctionRecordsSize; ++I) {
 396       auto &MappingRecord = FunctionRecords[I];
 397
 398       // Get the coverage mapping.
 399       if (CoverageMappings.size() < MappingRecord.CoverageMappingSize)
 400         return instrprof_error::malformed;
 401       auto Mapping =
 402           CoverageMappings.substr(0, MappingRecord.CoverageMappingSize);
 403       CoverageMappings =
 404           CoverageMappings.substr(MappingRecord.CoverageMappingSize);
 405
 406       // Ignore this record if we already have a record that points to the same
 407       // function name.
 408       // This is useful to ignore the redundant records for the functions
 409       // with ODR linkage.
 410       if (UniqueFunctionMappingData.count(MappingRecord.FunctionNamePtr))
 411         continue;
 412       UniqueFunctionMappingData.insert(MappingRecord.FunctionNamePtr);
 413       StringRef FunctionName;
 414       if (auto Err = ProfileNamesData.get(MappingRecord.FunctionNamePtr,
 415                                           MappingRecord.FunctionNameSize,
 416                                           FunctionName))
 417         return Err;
 418       Records.push_back(ObjectFileCoverageMappingReader::ProfileMappingRecord(
 419           Version, FunctionName, Mapping, FilenamesBegin,
 420           Filenames.size() - FilenamesBegin));
 421     }
 422   }
 423
 424   return instrprof_error::success;
 425 }
 426
 427 std::error_code ObjectFileCoverageMappingReader::readHeader() {
 428   if (!Object)
 429     return getError();
 430   auto BytesInAddress = Object->getBytesInAddress();
 431   if (BytesInAddress != 4 && BytesInAddress != 8)
 432     return error(instrprof_error::malformed);
 433
 434   // Look for the sections that we are interested in.
 435   int FoundSectionCount = 0;
 436   SectionRef ProfileNames, CoverageMapping;
 437   for (const auto &Section : Object->sections()) {
 438     StringRef Name;
 439     if (auto Err = Section.getName(Name))
 440       return Err;
 441     if (Name == "__llvm_prf_names") {
 442       ProfileNames = Section;
 443     } else if (Name == "__llvm_covmap") {
 444       CoverageMapping = Section;
 445     } else
 446       continue;
 447     ++FoundSectionCount;
 448   }
 449   if (FoundSectionCount != 2)
 450     return error(instrprof_error::bad_header);
 451
 452   // Load the data from the found sections.
 453   std::error_code Err;
 454   if (BytesInAddress == 4)
 455     Err = readCoverageMappingData<uint32_t>(ProfileNames, CoverageMapping,
 456                                             MappingRecords, Filenames);
 457   else
 458     Err = readCoverageMappingData<uint64_t>(ProfileNames, CoverageMapping,
 459                                             MappingRecords, Filenames);
 460   if (Err)
 461     return error(Err);
 462
 463   return success();
 464 }
 465
 466 std::error_code
 467 ObjectFileCoverageMappingReader::readNextRecord(CoverageMappingRecord &Record) {
 468   if (CurrentRecord >= MappingRecords.size())
 469     return error(instrprof_error::eof);
 470
 471   FunctionsFilenames.clear();
 472   Expressions.clear();
 473   MappingRegions.clear();
 474   auto &R = MappingRecords[CurrentRecord];
 475   RawCoverageMappingReader Reader(
 476       R.FunctionName, R.CoverageMapping,
 477       makeArrayRef(Filenames.data() + R.FilenamesBegin, R.FilenamesSize),
 478       FunctionsFilenames, Expressions, MappingRegions);
 479   if (auto Err = Reader.read(Record))
 480     return Err;
 481   ++CurrentRecord;
 482   return success();
 483 }